一个研究小组开发了一种革命性的二维聚苯胺（2DPANI）晶体，克服了聚合物中主要的导电性限制。其独特的多层结构允许金属电荷传输，为电子和材料科学的新应用奠定了基础。
一个国际研究小组成功地创造了一种多层二维聚苯胺（2DPANI）晶体，表现出优异的导电性和以金属样方式传输电荷的独特能力。他们的研究结果发表在2月5日的《自然》杂志上。
导电聚合物 —— 如聚苯胺、聚噻吩和聚吡咯 —— 因其导电性而受到重视，并为传统半导体和金属提供了一个有前途的替代品。它们重量轻，灵活，成本效益高，使它们对各种技术应用具有吸引力。
尽管它们具有潜力，但一个主要的挑战是如何实现有效的电荷传输，特别是在聚合物链之间。这一限制限制了它们的整体性能，并减缓了它们在实际应用中的采用。
合成二聚苯胺的新方法
为了应对这一挑战，来自中国科学院宁波材料技术与工程研究所（NIMTE）、德累斯顿工业大学、马克斯普朗克微观结构物理研究所和CIC nanoGUNE BRTA的研究人员利用阴离子表面活性剂单层在水面上对苯胺进行拓扑定向二维聚合，开发了一种新型的2DPANI晶体。
2DPANI晶体的畴尺寸为130-160平方微米（μm²），厚度从几十纳米到几百纳米不等。它具有层间距为3.59埃（Å）的柱状π阵列和菱面体晶格，这是一种由交织的聚苯胺链形成的特定类型的晶体结构。如电子自旋共振光谱和第一性原理计算所证实的那样，这种结构有助于强的平面内共轭和层间电子耦合。
令人印象深刻的电导率和电荷传输
合成的导电聚合物表现出德鲁德型电导率，外推的直流电导率约为200 S/cm。还观察到各向异性电荷输运，面外和面内电导率分别约为7 S/cm和面内电导率约为16 S/cm。
值得注意的是，垂直器件在较低温度下表现出更高的导电性，这是金属面外输运的特征。
聚合物研究的这一进展解决了由结构有序和电子耦合不足引起的有限电荷传输问题。该研究还提供了对三维金属导电性的见解，为电极、电磁屏蔽和传感器的发展开辟了新的途径。
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